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新型隔膜改善锌空气电池的可逆性
2022年06月21日    阅读量:473    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

锌-空气二次电池(ZAB)的实际应用面临的长期挑战是锌阳极的电化学不可逆性和空气阴极在碱性电解液中的降解,最终导致循环寿命差和电池电压低。

为了提高ZABs的可逆性,已尽全力开发用于空气阴极的高存活率催化剂,同时通过电极设计或电解液添加剂减弱锌阳极的腐蚀。这些策略可以缓解但不能完全克服与强碱性电解质相关的核心挑战。

中国科学院长春应用化学研究所(CIAC)张新波领导的一个研究小组采用不同的方法,最近开发了一种高压、稳定的混合ZAB,使用中性锌阳极、酸性阴极和双疏水诱导质子穿梭屏蔽膜将两个电极分开。

他们的研究结果以焦耳为单位发表。

研究人员发现,在中性电解液中可以实现高度可逆的镀锌/剥锌,而酸性电解液对于使空气阴极免受CO2中毒问题的影响至关重要。因此,他们提出了一种通过解耦酸性空气阴极和中性锌阳极的功能环境的混合ZAB。

然而,混合ZAB长期运行的基本前提是两个电极在各自的环境中独立工作,从而完全和永久地防止质子从阴极过渡到阳极。基于这一前提,研究人员提出了一种质子穿梭屏蔽疏水离子导电膜,使这种混合系统成为可能。

值得注意的是,这种混合电池可以优化锌阳极和空气阴极的氧化还原化学。这可以在中性电解液中实现稳定的锌剥离/电镀,并在酸性电解液中实现高电压的氧氧化还原反应。因此,混合型ZAB具有1.5 V的高工作电压和2000 h的长循环寿命。

张和他的团队提出了两种混合电池原型,它们将采用质子穿梭屏蔽、疏水离子传导策略。混合锌锰电池和混合锌Br电池都有望显示出潜在的高电压和长循环寿命,从而表明使用这种混合电池制造高能量密度水电池的可行性。

据张说,“混合型ZAB的兴起还可能刺激许多新兴领域的发展,例如质子交换膜燃料电池和电解槽中的酸性ORR/OER。”

标签:行业资讯产品资讯机械商道新能源汽车 配件与设备
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